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安全生产技术复习资料汇编24

来源:233网校 2006年11月24日
第五节   人机系统
一、人机信息及能量交换系统模型
    人机系统的任何活动实质上是信息及能量的传递和交换。人机之间在进行信息及能量的传递和交换中,首先是人的感觉器官(眼、耳等)、从显示装置上感受到机器及环境作用于人的信息,经大脑中枢神经的综合、分析、判断做出决策,然后命令运动器官(手或脚)、向机器的控制器发出控制信息,即操纵机器相应的执行机构(手柄或按钮等)、完成各种相应的运动机能(移动或转动)、,且将控制的效果反映在显示器上,构成一个信息及能量传递的闭环系统。到此,人机系统完成了一次功能循环,如图4—9所示。 
    在这个循环过程中,人机系统完成了人所希望的功能,达到人的预期目的。
二、人机系统 
    在人机系统中,人与机器为完成一定功能,各自发挥自己的作用,又必须相互联系,相互配合,二者之间有着相互依存、相互影响、又相互制约的关系,而且这些关系随系统自动化程度的变化而变化。 
    为了取得人机系统的最佳效果,对人和机分别提出“人适应于机”、“机适宜于人”的不同要求,即“人适机”与“机宜人”。所谓“机宜人”是指机器作为人从事生产和生活活动的工具,要求设计、制造出来的机器应尽量满足使用者的体格、生理、心理等条件的要求,做到显示的信息便于接受、判断,控制系统的尺寸、力度、位置、结构、形式等均应适合操作者的生理要求,工具、器具及用品等的使用得心应手,人所处的作业空间安全舒适,达到有利于人的身心健康,有利于发挥劳动者的效能和效率。 
    人适机是指使人去适应机器的要求。机器的结构决定了其客观的运动规律,其操作环境也会因各种因素在时间和空间上受到某种限制,如经济上的可行性、技术上的可能性、机器本身性能要求的条件以及使用机器时的外界环境条件(如高温、高压作业)、等。为了适应机器的这些情况,就需要对人的因素予以限制,对人进行教育、训练,并且尽量发挥人的因素,利用有一定可塑性这一特点。 
    在人机系统中,机宜人与人适机是相对的。机适宜于人是以人的因素为条件的,而人的因素是比较复杂的,而且是变化的,有的是随时代的进步而变化,有的是因时、因地、因性别、因年龄等不同而变化;人的因素有的可量化,有的则难以准确量化。机器本身也在不断发展,自动化程度越来越高,控制系统智能化,所以机适宜于人的程度也在不断提高。而人适应于机的程度是有限的,因为尽管人的因素有一定的可塑性,但是毕竟有一定的限度。解决的办法是通过学习和训练,提高人的文化和技术素质,或采取必要的辅助措施(如使用劳保用品等)、去适应机器的要求。
   三、人机功能分配 
    在人机系统中,人与机完成各自的功能,只有二者合理配合,协调一致,才能使人机系统达到最佳效果。为此,需要深入了解和研究人机各自的特征,进行比较,扬长避短,充分发挥各自的特长。  
(一)、人在人机系统中的主要功能
人在人机系统中主要有3种功能:
(1)、传感功能。通过人体感觉器官的看、听、摸等感知外界环境的刺激信息,如物体、事件、机器、显示器、环境或工作过程等,将这些刺激信息作为输入传递给人的中枢神经。
(2)、信息处理功能。大脑对感知的信息进行检索、加工、判断、评价,然后做出决策。
(3)、操纵功能。将信息处理的结果作为指令,指挥人的行动,即人对外界的刺激作出反应,如操纵控制器、使用工具、处理材料等,最后达到人的预期目的,如机器被开动运转、零件被加工成形、机器的故障已被排除、缺陷零件已被修复或者更换等。
(二)、人机特性的比较 
    人体本身就是一部复杂的、特殊的机器。人与机器的特性包括许多内容,但就从人机系统中信息及能量的接受、传递、转换过程来讲,我们可以归纳为以下4个方面来比较,即信息感受、信息处理和决策、操作反应、工作能力等。 
    人优于机器的能力主要有:信号检测、图像识别、灵活性、随机应变、归纳、推理、判断、创造性等;机器优于人的能力主要有反应、操作速度快,精确性高,输出功率大,耐久力强,重复性好,短期记忆,能同时完成多种操作、演绎推理以及能在恶劣环境下工作等。
(三)、人机功能分配原则 
    根据人机特性的比较,为了充分发挥各自的优点,人机功能合理分配的原则应该是:笨重的、快速的、持久的、可靠性高的、精度高的、规律性的、单调的、高价运算的、操作复杂的、环境条件差的工作,适合于机器来做;而研究、创造、决策、指令和程序的编排、检查、维修、故障处理及应付不测等工作,适合于人来承担。 
四、人机系统可靠性计算
(一)、系统中人的可靠度计算 
    由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化,因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)、也是很困难的。
1.人的基本可靠度 
    系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率,称为人的基本可靠度,用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示:
r=a1a2a3    (4—13)、
式中a1——输入可靠度,考虑感知信号及其意义,时有失误;
a2——判断可靠度,考虑进行判断时失误;
a3——输出可靠度,考虑输出信息时运动器官执行失误,如按错开关。
上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a1,a2,a3,各值如表4—5所示。 
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